1、|第五章 交变电流|物理|选修3-2章末专题归纳|第五章 交变电流|物理|选修3-2|第五章 交变电流|物理|选修3-2自感系数 频率 电容 频率|第五章 交变电流|物理|选修3-2|第五章 交变电流|物理|选修3-2|第五章 交变电流|物理|选修3-21峰值：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴旋转时所产生的交变电流的最大值，EmnBS。2瞬时值：线圈在匀强磁场中转动，从中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为enBSsin t。专题一 交变电流“四值”的理解与计算|第五章 交变电流|物理|选修3-23有效值：反映交变电流产生热效应的平均效果，正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系是 EEm24
2、平均值：指在一段时间内产生的电压(电流)的平均值，其数值由法拉第电磁感应定律求出，即 E nt。|第五章 交变电流|物理|选修3-2例 1图51为一个小型旋转电枢式交流发电机结构示意图，其矩形线圈的长度为L1，宽度为L2，共有n匝，总电阻为r，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为R的定值电阻，线圈以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中绕与磁场方向垂直的对称轴OO匀速运动，沿转轴OO方向看去，线圈沿逆时针方向转动，t0时刻线圈平面与磁感线垂直。|第五章 交变电流|物理|选修3-2图51|第五章 交变电流|物理|选修3-2(1)求线圈经过图示位置时，通过电阻R的感应电流的方向。(2)写出线圈转动
3、过程中感应电动势的瞬时值表达式。(3)求线圈从t0时所处的位置开始到转过90的过程中的平均感应电动势。(4)求线圈从t0时所处的位置开始转过60时电路中的瞬时电流。(5)求线圈转动一个周期内电阻R上产生的热量。|第五章 交变电流|物理|选修3-2解析(1)根据右手定则可判断，线圈中的电流方向是 dcba，故通过电阻 R 的电流是自下而上。(2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律变化，且最大感应电动势 EmnBL1L2，所以感应电动势的瞬时值表达式 enBL1L2sin t。(3)由法拉第电磁感应定律有E nt nBL1L222nBL1L2|第五章 交变电流|物理|选修3-2(4)由欧
4、姆定律有ieRrnBL1L2sin 3Rr 3nBL1L22(Rr)(5)电动势的有效值 E 2nBL1L22，电流的有效值 I 2nBL1L22(Rr)，线圈转动一个周期内电阻 R 上产生的热量QI2RTn2B2L21L22R(Rr)。|第五章 交变电流|物理|选修3-2答案(1)自下而上(2)enBL1L2sin t(3)2nBL1L2(4)3nBL1L22(Rr)(5)n2B2L21L22R(Rr)|第五章 交变电流|物理|选修3-21(2019天津卷)(多选)单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图52所示。下列说法正确的
5、是变式训练|第五章 交变电流|物理|选修3-2图52|第五章 交变电流|物理|选修3-2A.T2时刻线框平面与中性面垂直B线框的感应电动势有效值为 2mTC线框转一周外力所做的功为222mRTD从 t0 到 tT4过程中线框的平均感应电动势为mT|第五章 交变电流|物理|选修3-2解析 T2时刻穿过线圈的磁通量最大，线框处于中性面位置。故 A 错误。由图可知，穿过线圈磁通量与时间 t 的关系为：mm2T，由法拉第电磁感应定律 Et 可得，感应电动势大小与时间 t 的关系为 E2T msin 2tT。故感应电动势有效值为 2mT，故 B 正确。外力做的功使得线框能以恒定的角速度切割磁感线产生感应
6、电动势而后转化为电路中的热能。故由 WIUtU2R t 可得 W222mRT，故 C 正确。平均电动势 E t mT44mT，故 D 错误。答案 BC|第五章 交变电流|物理|选修3-2变压器由于与实际生活联系紧密，在历年的高考中均有一定的体现。变压器问题往往与闭合电路的动态变化结合，要解决此类问题的关键是抓住不变量，从不变量入手分析变化量，要弄清“谁决定谁”的制约关系，从“制约量”入手分析“被制约量”。专题二 含变压器的动态电路分析方法|第五章 交变电流|物理|选修3-21匝数比不变的情况(如图53所示)图53|第五章 交变电流|物理|选修3-2(1)U1 不变，根据U1U2n1n2，输入电
7、压 U1 决定输出电压 U2 不论负载电阻 R 如何变化，U2 不变。(2)当负载电阻发生变化时，I2 变化，输出电流 I2 决定输入电流 I1，故 I1 发生变化。(3)I2 变化引起 P2 变化，P1P2，故 P1 发生变化。|第五章 交变电流|物理|选修3-22负载电阻不变的情况(如图54所示)图54|第五章 交变电流|物理|选修3-2(1)U1 不变，n1n2发生变化，故 U2 发生变化。(2)R 不变，U2 变化，故 I2 发生变化。(3)根据 P2U22R，P2 发生变化，再根据 P1P2，故 P1 变化，P1U1I1，U1 不变，故 I1 发生变化。|第五章 交变电流|物理|选修
8、3-2|第五章 交变电流|物理|选修3-2例 2如图55所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表下列说法正确的是图55|第五章 交变电流|物理|选修3-2A当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大|第五章 交变电流|物理|选修3-2解析 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误
9、，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流变大，电流表A1示数变大，选项D错误。答案 B|第五章 交变电流|物理|选修3-22(多选)在家用交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑片，如图56所示。当变压器输入电压发生变化时，可上下调节P1、P2的位置，使输出电压稳定在220V上。现发现输出电压低于220 V，下列措施正确的是变式训练|第五章 交变电流|物理|选修3-2图56|第五章 交变
10、电流|物理|选修3-2AP1不动，将P2向上移BP2不动，将P1向下移C将P1向上移，同时P2向下移D将P1向下移，同时P2向上移|第五章 交变电流|物理|选修3-2答案 ABD解析 由U1U2n1n2知，要使 U2 增大，可在 P1 不动时，P2 上移增多副线圈的匝数，或 P2 不动时，P1 下移减少原线圈的匝数，或将 P1 下移的同时 P2 上移，故选项 A、B、D 正确，选项 C 错误。|第五章 交变电流|物理|选修3-2规范审题与答题例 3(15分)发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器，则：(1)画出上述输电过程的线路
11、图。(2)发电机的输出功率是100 kW，输出电压是250 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为125，求升压变压器的输出电压和输电导线上的电流。专题三 远距离输电线路的分析与计算|第五章 交变电流|物理|选修3-2(3)若输电导线上损失的电功率为发电机输出功率的4%，求输电导线上的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。(4)计算降压变压器的输出功率。|第五章 交变电流|物理|选修3-2思路引导|第五章 交变电流|物理|选修3-2解析(1)输电过程的线路图如图所示。|第五章 交变电流|物理|选修3-2答案(1)如图所示(2)6 250 V 16 A(3)15.625 6 000 V(4)96 kW
12、(2)对升压变压器，由U1U2n1n2得 U2n2n1U1251 250 V6 250 VI2P2U2P1U2 1056 250 A16 A(3)因为 P 耗P 线I22R 线，又因为 P 耗4%P1所以 R 线0.04P1I224 000162 15.625 UU2U3I2R 线所以 U3U2I2R 线(6 2501615.625)V6 000 V(4)P4P1P 耗(1004%100)kW96 kW。|第五章 交变电流|物理|选修3-2规范解答1.电路图要画规范简洁，线圈回路物理量及角标要按常规标注。2要分步列公式、公式中要体现题中所涉及的物理量。3各线圈各回路中的电压电流都在图中标明。因
13、而公式中所涉及的量可以不用再加以文字说明。如图中不标明物理量及角标，则公式中出现该物理量时要有文字说明。|第五章 交变电流|物理|选修3-2评分标准与答题规则本题共15分，第1问3分。第2问5分，式1分，式各2分。第3问5分式2分，式各1分。第4问2分。|第五章 交变电流|物理|选修3-23交流发电机两端电压是220 V，输出功率为4 400W，输电导线总电阻为2。试求：变式训练 图57|第五章 交变电流|物理|选修3-2(1)用户得到的电压和功率各多大？输电损失功率多大？(2)若发电机输出端用110的升压变压器升压后，经同样输电导线输送，再用101的降压变压器降压后供给用户，则用户得到的电压
14、和功率又是多大？|第五章 交变电流|物理|选修3-2解析 如图，由 PIU 得：IPU4 400220 A20 A由 UU 用IR 得：用户得到的电压为 U 用UIR220 V202 V180 V由 PP 用I2R 得：用户得到的功率为 P 用PI2R4 400 W2022 W3 600 W输电损失功率为 P 损I2R2022 W800 W。|第五章 交变电流|物理|选修3-2(2)输电线路示意图如图所示|第五章 交变电流|物理|选修3-2根据理想变压器原、副线圈两端的电压与匝数成正比可得：U1U2n1n2，解得 U2U1n2n1 220101 V2 200 V因理想变压器不改变功率，即 P2P，所以 I2 PU22 AU3U2I2R2 200 V22 V2 196 V由U4U3n4n3得，降压变压器副线圈两端电压 U4U3n4n3 2 196110 V219.6 V|第五章 交变电流|物理|选修3-2答案(1)180 V 3 600 W 800 W(2)219.6 V 4 392 W用户得到的功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率，即 P4P3P2I22RPI22R4 392 W。
